Карбидообразующие легирующие элементы

Карбидообразующие легирующие элементы могут располагаться в феррите, цементите, а также в виде специальных карбидов. Легирующие элементы, которые не образуют карбидов, всегда находятся в виде твердого раствора в феррите или аустените. По своему строению, а следовательно и свойствам феррит легированной стали отличается от феррита углеродистой стали. В кристаллической решетке феррита легированной стали, кроме атомов железа и углерода, располагаются также атомы легирующих элементов (например, хрома, никеля и др.).

Кристаллическая решетка искажена, ввиду чего имеет место упрочнение феррита. Все легирующие элементы, растворенные в феррите, в той или иной мере упрочняют его. Влияние различных легирующих элементов на механические свойства феррита. Приведенные кривые характеризуют влияние легирующих элементов на твердость и прочность феррита, так как известно, что между твердостью и прочностью существует прямая зависимость. Из этого рисунка мы видим, что сильное влияние на прочность и твердость феррита оказывают марганец, кремний и никель. Наиболее ценным из трех указанных элементов является никель, который, упрочняя феррит одновременно несколько повышает и его вязкость.

При содержании в стали более 1% марганца наряду с увеличением твердости и прочности металла имеет место значительное снижение его ударной вязкости. Примерно в таком же направлении влияет на сталь и кремний. Поэтому в конструкционных сталях, где требуется высокая вязкость, содержание кремния и марганца не превышает 1%, а содержание никеля достигает 3 - 4%.

Изменение свойств стали в результате ее легирования определяется количеством введенных в сталь легирующих элементов и характером их распределении между структурными составляющими. В конструкционных сталях легирующие элементы растворены в феррите, а в инструментальных сталях они в основном находятся в цементите или в виде специальных карбидов. Наиболее полное использование свойств легирующих элементов достигается лишь в результате термической обработки легированных сталей.